环境污染是造成全球水资源匮乏的重要因素之一,但近年来农田面源污染导致地表水体富营养化,受到越来愈多的关注和重视。植物修复技术是利用特定的水生或陆生植物对水体污染物如氮素等进行原位的吸收、降解和固定,具有耗能低、效果好的特点,逐渐被用到污水治理中。但相关研究表明,植物修复技术对氮磯等污染物有很好的去除效果,但由于研究时间较短,对其影响因素的认识不够全面,相关动力学研究少,很多模型的准确性不够,反应参数的选取都不统一。本文以表面流人工湿地、垂直流人工湿地以及水平流人工湿地这三种植物修复人工湿地为研究对象,通过对实验的设计、运行实地以及取样分析,对比三种人工湿地氮素去除效果,并在结合氮素转化原理模型的基础上,建立植物修复农田退水氮循环生态动力学概念模型,并用遗传算法结合最小二乘法的非线性最优化方法利用MATLAB独立编程对模型中的未知参数进行率定,然后利用STELLA软件对湿地系统内的氮素变化过程进行模拟,并用实测数据对模型进行验证。金钱草、菱角与黄菖蒲能够净化农田退水,其净化能力排序为:黄菖蒲>菱角>金钱草;在三种人工湿地的对比中,垂直潜流人工湿地2号池对TN的去除效果最佳;温度和pH能够直接影响人工湿地氮素的去除效果;TN的去除率随着湿地进水浓度的增加而増大。基于生态动力学模型和质量守恒定律建立植物修复农田退水氮循环生态动力学模型,对2号池出水中氨氮、硝氮、有机氮的浓度有较好的模拟效果。氮循环生态动力学模型与去除TN的一级动力学模型这两种模型对2号池模拟对比分析,表明生态动力学模型更能够准确预测人工湿地的出水浓度变化。该模型能够为人工湿地的设计运行提供理论支持以及出水浓度的预测,方便掌握人工湿地的实际净化效果。